茯苓多糖(PCP)是茯苓主要的功能活性成分,约占茯苓菌核干重的70%~90%,拥有良好的生物相容性和药用特性,包括抗氧化、抗肿瘤、抗炎等,且具有一定抑菌作用,但抑菌广谱性较差;纳米技术是一种新型技术,纳米银(silver nanoparticles,AgNPs)由于其特殊的结构与理化性质,具有独特的化学稳定性、热稳定性和抗菌活性,但纳米银粒度分布较宽,且容易发生团聚,需要加入稳定剂来防止团聚。因此,本研究拟将茯苓多糖作为还原剂和稳定剂,“绿色”合成纳米银颗粒,以探究茯苓多糖对纳米银的稳定作用及其抑菌能力,并研究其在食品包装及食品保鲜中的应用。 本论文首先采用响应面法优化茯苓多糖的提取工艺,通过紫外可见光谱、傅里叶红外光谱、凝胶色谱以及高效液相色谱对茯苓多糖结构进行鉴定;然后将提取的茯苓多糖作为还原剂和稳定剂与AgNO3在紫外照射作用下绿色合成AgNPs粒子(PCP-AgNPs),通过紫外光谱、红外光谱、粒径电位分析、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及扫描电子显微镜(SEM)方法研究其结构表征,并通过纸片扩散法、MIC及MBC的测定以及抑菌动力学实验研究其抗菌活性;再采用流延法将得到的AgNPs粒子与壳聚糖制成AgNPs/CS复合薄膜,通过红外光谱、热重分析(TG)、差式扫描量热分析(DSC)以及扫描电镜(SEM)研究其膜性能;最后将其膜液涂膜在草莓上,在不同贮藏期进行监测,考察其在草莓采后保鲜中的应用特性。主要研究结果如下: (1)采用木聚糖酶酶法提取PCP,以多糖得率为指标,通过单因素及响应面优化得到PCP提取的最佳工艺为:酶解pH为3.6、酶解温度为59.5℃、时间为159 min,在此条件下,PCP得率为7.14%。对提取的PCP进行脱蛋白及透析处理后进行结构鉴定,结果显示PCP总糖含量为69.37%,为含有β-型糖苷键的吡喃型多糖;PCP分子量为3652.62 kDa,主要由岩藻糖、鼠李糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸7种单糖组成,其摩尔比为0.34:5.07:0.86:11.56:0.50:0.75:2.03。其中葡萄糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖四种单糖占比较高,其占比分别为56.05%、24.86%、10.59%、4.16%。 (2)PCP-AgNPs的反应条件为AgNO3浓度为6 mM/L,反应时间为24 h,PCP浓度为0.1 mg/mL;得到的PCP-AgNPs呈球状,具有面心立方体结构。合成的AgNPs溶胶在λ=450 nm附近有紫外特征吸收峰,呈红棕色。PCP中的官能团参与了AgNPs还原和稳定过程,制备的PCP-AgNPs平均水合粒径约为44.45±0.62 nm,呈正态分布,Zeta电位为-40.8 mV,稳定性较好。 (3)通过纸片扩散法得出PCP-AgNPs对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌以及铜绿假单胞菌的抑菌圈直径分别为10.36±1.07 mm、11.14±0.79 mm、10.39±0.14 mm,而0.1 mg/mL的PCP对三种供试菌并未表现出抑菌活性;AgNPs对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC)为和最小杀菌浓度(MBC)分别为6.25 µg/mL和12.5 µg/mL,对大肠杆菌的MIC和MBC均为6.25 µg/mL,对铜绿假单胞菌的MIC和MBC分别为6.25 µg/mL和12.5 µg/mL。 (4)根据薄膜外观颜色和红外光谱结果表明AgNPs成功掺入壳聚糖(CS)基底中,AgNPs的加入降低了CS薄膜的断裂伸长率和透光率,同时可以改善CS膜的内部结构,使其更加紧密。另外,AgNPs的加入还能提高CS膜的热稳定性。 (5)通过对不同贮藏期草莓的外观及营养物质的变化进行监测,发现AgNPs的加入能提高CS薄膜对草莓的保鲜效果。与空白组和CS涂膜组相比,AgNPs/CS涂膜处理的草莓的腐败率显著降低,并且AgNPs/CS涂膜能延缓草莓在贮藏期硬度、可溶性固形物、pH和可滴定酸等值的变化,并且能一定程度维持外观品质。论文结果旨在为AgNPs作为食品抗菌剂和保鲜剂提供理论基础和应用技术支撑。 |